Progetto EISE4: Scopri come realizzare un dispositivo di modulazione vocale: 6 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

In questo tutorial, seguirai tutti i diversi passaggi per realizzare un dispositivo che aggiunge effetti sonori (un ritardo e un'eco). Questo dispositivo è composto principalmente da un microfono, una scheda DE0 Nano SoC, un altoparlante, uno schermo e un sensore a infrarossi. A seconda della distanza dal sensore a infrarossi, si realizzerà un effetto. Lo schermo è qui per stampare la FFT.

Abbiamo usato una scheda De0 Nano SoC e due PCB sono collegati ad essa. Questi sono circuiti analogici su cui abbiamo saldato ogni componente di cui abbiamo bisogno.

Passaggio 1: architettura

Ecco l'architettura a cui abbiamo pensato prima di iniziare il progetto. Per prima cosa abbiamo ottenuto il microfono che realizza l'acquisizione del segnale, che viene poi amplificato con l'amplificatore di tensione. Viene quindi collegato al pin ADC della scheda DE0 Nano Soc, che calcola la FFT e la stampa su uno schermo. Le uscite della scheda vengono poi collegate ad un DAC, prima di essere amplificate e collegate all'altoparlante.

A questo punto del progetto non abbiamo pensato all'utilizzo di un sensore ad infrarossi, che abbiamo poi assimilato all'interno del progetto.

Passaggio 2: materiali

Per realizzare questo progetto, abbiamo utilizzato i seguenti componenti:

- Microfono

- Altoparlante

- Scheda DE0 Nano Soc

- Convertitore analogico-digitale (integrato alla scheda DE0 Nano Soc)

- Convertitore digitale-analogico (MCP4821)

- Amplificatore di potenza audio (LM386N-1)

- Amplificatore di tensione con controllo automatico del guadagno

- Regolatore di tensione che genera -5V (MAX764)

- Sensore a infrarossi (GP2Y0E02A)

- Energia solare che genera 5V (alimentatore)

- Schermo (che stampa l'FFT)

Passaggio 3: primo PCB - Prima di De0 Nano SoC

Questo primo circuito analogico contiene il microfono (MC1), l'amplificatore di tensione con controllo automatico del guadagno (la parte del circuito collegata all'amplificatore operazionale) e il regolatore di tensione che genera -5V (MAX764).

Prima il microfono capta il suono, poi il suono viene amplificato con l'amplificatore di tensione; la tensione va da 16mV a 1.2V circa. Il regolatore di tensione è qui solo per alimentare l'amplificatore operazionale.

L'uscita dell'intero circuito è relativa al pin ADC della scheda DE0 Nano Soc.

Passaggio 4: secondo PCB - Dopo la scheda De0 Nano SoC

Gli ingressi di questo secondo circuito analogico sono collegati a diversi pin della scheda DE0 Nano Soc, che sono i pin CS, SCK e SDI. Questi ingressi vengono quindi collegati al DAC (MCP4821), che viene quindi collegato all'amplificatore di potenza audio (LM386N-1). Finalmente abbiamo l'altoparlante.

Tutto questo circuito è alimentato con 5V provenienti dalla scheda DE0 Nano Soc, e la sua massa è collegata ai DE0 Nano Soc e alla massa del primo PCB.

Passaggio 5: comunicazione tra PCB e De0 Nano SoC

Il segnale che proviene dal microfono è collegato all'ADC della scheda. L'ADC è collegato all'HPS e abbiamo un NIOS II che viene utilizzato per controllare lo schermo. Per comunicare, l'HPS e il NIOS II utilizzano una memoria condivisa. Abbiamo un codice C in esecuzione nell'HPS che riceve i valori dall'ADC e fa alcuni effetti sul suono. Il risultato viene quindi inviato al PCB successivo tramite un cavo SPI collegato su un GPIO della scheda. Abbiamo anche un codice C in esecuzione contemporaneamente su NIOS II. Questo programma serve per controllare lo schermo e per mostrare uno spettro FFT.

Passaggio 6: come creare effetti sonori con il sensore a infrarossi?

In questo progetto, usiamo solo un effetto sonoro, che è il ritardo del suono. Per attivare questo effetto, abbiamo deciso di utilizzare il sensore a infrarossi. Il sensore che è collegato all'ADC integrato della scheda ha valore compreso tra 60 e 3300. Abbiamo un valore vicino a 3300 quando siamo vicini al sensore e abbiamo un valore vicino a 60 quando siamo lontani da esso. Abbiamo scelto di attivare il ritardo solo se il valore è superiore a 1800, altrimenti il suono viene inviato direttamente allo SPI.